احیای مولیبدنیت توسط متان در حضور آهک

مولیبدنیت مهم ترین کانه مولیبدن بوده و استخراج مولیبدن از آن در فرایند متداول صنعتی شامل مراحل تشویه، خالص سازی و احیا است. تشویه مولیبدنیت علاوه بر مشکلات زیست محیطی، از نظر تکنولوژی نیز دارای مشکلات فراوانی می باشد. لذا احیای مستقیم مولیبدنیت در حضور آهک توسط متان، به عنوان روشی جایگزین برای تشویه و احیا، در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی ترمودینامیک این واکنش نشان داد که با کاهش پتانسیل کربوراسیون گاز متان توسط استفاده از مخلوط های گازی ch4-h2 و یا ch4-co2-h2o می توان ضمن کنترل محصول احیا و تولید مولیبدن فلزی و یا هر یک از کاربیدهای آن، از رسوب کربن نیز که اساسی ترین مشکل در احیا توسط متان است، جلوگیری نمود. برای بررسی سینتیکی واکنش، آزمایش های احیای همدما انجام شده و از آنالیز همزمان گاز حاصل از احیا به روش کروماتوگرافی گازی برای تعیین روند احیا استفاده گردید. مشخصه یابی محصولات احیا توسط xrd، fe-sem مجهز به eds و آنالیز کربن به روش chn صورت گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که با افزایش نسبت آهک به مولیبدنیت و افزایش دما، سرعت احیا به طور چشمگیری افزایش می یابد. برای تعیین مکانیزم احیا، مخلوط های آهک و مولیبدنیت در زمان های مختلف توسط متان احیا شده و سپس در آرگون تا دمای محیط کوئنچ شدند. آنالیز xrd این نمونه ها، تشکیل مولیبدات کلسیم و احیای آنرا به عنوان فاز میانی در حین فرایند احیا نشان می داد. در مکانیزم پیشنهادی برای احیای مولیبدنیت توسط متان در حضور آهک، ابتدا مقداری از مولیبدنیت توسط متان احیا شده و در حضور آهک، گازهای co،co2 و h2o تشکیل می شوند. این گازها باعث اکسیداسیون مولیبدنیت و تولید بخار تری اکسید مولیبدن شده و در برخورد بخار تری اکسید مولیبدن با آهک، مولیبدات کلسیم تشکیل می شود. در ادامه ی احیا، مولیبدات کلسیم و مولیبدنیت باقیمانده توسط متان احیا می گردد. بررسی سینتیک نتایج آزمایش های همدما نیز دو مرحله ای بودن فرایند احیا را تایید می کرد. مرحله ی اول واکنش احیا که مربوط به تشکیل مولیبدات کلسیم است با پیروی از مدل توانی (p3) و با انرژی فعالسازی kj/mol 95 انجام می شود. مرحله دوم واکنش نیز مربوط به احیای مولیبدات کلسیم تشکیل شده در مرحله ی قبل و مولیبدنیت باقیمانده بوده و در هماهنگی با مدل نفوذ سه بعدی (d3) با انرژی فعالسازی kj/mol 10 می باشد. با توجه به اینکه درصد کربن نمونه های احیا شده با گاز متان بیش از کربن استوکیومتری بود، احیا توسط مخلوط های گازی ch4-he و ch4-h2 به جای متان خالص بررسی شد و در این شرایط، رسوب کربن ناشی از شکستن متان کاهش یافت. مقایسه ی احیا توسط متان با احیا توسط کربن، مونوکسید کربن و هیدروژن، بیانگر برتری متان بر این عوامل احیا کننده بود.